CN1100069A - 高效率改良型需氧性家畜饲养净化槽 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够使曝气槽内的微生物浓度 维持在适当水平从而对高浓度的家畜饲养废水进行 有效处理的改良型需氧性家畜饲养净化槽。该净化 槽由下列各部分构成：使家畜饲养废水中含有的砂子 和夹杂物通过一次处理而沉淀分离的沉砂·沉淀分 离槽，对通过沉淀分离槽的被处理物注入空气以便促 进需氧性微生物的活性、除去有机物质和营养素的曝 气室，使微生物沉淀和运送的最终沉淀室，以及使通 过最终沉淀室的被处理物被滤材过滤和分解的过滤 分解室。

Description

本发明涉及用需氧性方法处理从家畜饲养设施排出的高浓度有机物质的改良的家畜饲养净化槽。更具体地说，本发明涉及的改良型家畜饲养净化槽的设计是将从家畜饲养设施排出的家畜饲养废水中的有机物质送入曝气槽内，在那里由于需氧性微生物的分解和增殖作用而被除去，未处理的有机物质再用过滤分解槽除去，而营养素通过曝气槽中受到氮氧化作用，和从最终沉淀室运送来的污泥在沉淀分离室内的脱氮作用而被除去。
现有的家畜饲养废水处理方法和设施处理水的水质不良，并且效率不高，因此由于家畜饲养废弃物而引起的水质恶化等环境污染日益加重，这是实际情况。现有的处理家畜饲养废水的方法试图用简易污水和家畜饲养废水处理设施的设置方案，对生活污水和家畜饲养废水大体用生化需氧量1500mg/l一次处理后，即移送城市的大规模下水处理场进行完全的处理。然而，上述家畜饲养废水处理方法的处理效率非常低，相当于谈不上是处理设施的，贮藏液肥法的大约一半效率，其他的还有英霍夫槽法（Imhoff tank）、氧化池法和只是长期的曝气方法。但是，这样做法具有废水要经过两次处理的不经济性以及由于污水管道未普及而产生的种种问题，因此这些废水的处理方法对于家畜饲养废水的处理实际是不大起作用，另外在将高浓度的废水稀释处理以便防止水质污染方面取得的效果也不大。
有人试图用微生物发酵法处理，例如对从牛棚出来的生化需氧量BOD为1000mg/l程度的废水进行连续式的和分批式的处理。据告知，采用这种方法，BOD可除去90-97%，但在运转时气泡和微泡沫频繁发生，污泥的沉淀性不佳〔参见Nelson L Nemerow，“Industrial Water Pollution Origins.Characteristics and Treatment（工业的水污染源·特性和处理）”，Syracuse University，1987，PP.378-382;Olesszkiewicz，J.A.and S.Koziarski，“Optimization of Wastes Treatment With Refecence to Biogas and Protein Recovery（涉及沼气和蛋白质的回收的废物处理的优化）”，USEPA，600/2-82-023，1983;Cumty.J.，“Review of Slurry Aeration：2.Mixing and Foam Control（污泥曝气的综述：2.混合和泡沫控制）”，J.Agri.Eng.Res.，Vol.36，PP.157-174，1987〕。
在另一方面，利用撒水滤床改善的废水处理方法最近发表了报告（见韩国科学财团：“关于中小规模家畜饲养废水的有效的处理方案的研究”，1992）。报告称，利用易于廉价购得的稻秸作为滤材对猪废水用撒水滤床法予处理后的结果为：固体物质的除去效率与用单纯沉淀的处理大致相同，但是在适宜用生物学的处理工艺作为对该流出水的二次处理工艺的情况下，比使用稻秸柱效率高。还有，从作为滤材的稻秸流出的有机物是不会引起大问题的，滤材还能在用过后加以利用作为堆肥时的填充料。但是在使用上述方法时必须对滤材进行周期性的检查和更换，此外不仅对设施要求进行严密的管理，而且对流出水必须用生物学的方法二次处理，在整体上提高净化效率上还存在问题。
近来，需氧性家畜饲养净化槽的开发对有机物质的除去作出了很大的贡献，但还存在着下列缺点：对从小规模畜圈出来的清洗水以及尿和粪便等家畜饲养废水用需氧性处理法处理非常困难，家畜饲养废水和有机物质等的除去效率不高，另外最终沉淀池的污泥缺乏能按适当数量排除的装置，不仅效率不高，而且不能进行脱氮作用等。
本发明人等对如何改善现有的家畜饲养净化槽存在的问题反复进行研究，开发了一种不仅能除去有机物质还能同时除去营养素的改良的家畜饲养净化槽，从而完成了本发明。
因此，本发明的目的是提供一种改良型的家畜饲养净化槽，该净化槽的设计是要使从家畜饲养设施排出的家畜饲养废水中的有机物质，在微生物维持适当水平的曝气槽中由于需氧性微生物的分解和增殖作用而被除去，未处理的有机物质进一步被过滤分解槽除去，营养素通过在曝气槽中氮氧化作用，和从最终沉淀室送来的污泥在沉淀分离室内的脱氮作用而被除去。
本发明的另一目的是要提供一种改良型的家畜饲养净化槽，该净化槽的设计是要使沉砂沉淀槽容易清扫，最终沉淀池的污泥能自动地被处理。
关于本发明的目的和优点可从下面本发明的详细说明和最佳的实施方式获得理解。
按照本发明所提供的能同时除去有机物和营养素的高效率的改良型家畜饲养净化槽是由下列各个部分构成：在一次工艺中使被处理物中含有的砂子和其他夹杂物以及从最终沉淀室运送出来的污泥沉淀·分离的沉砂·沉淀分离槽、对通过该沉砂·沉淀分离槽的被处理物继续供给氧气、由于需氧性活性微生物的物质代谢使有机物质的分解反应加速的曝气室、使通过该曝气室的被处理物分离成微生物和处理水的最终沉淀室、使在该最终沉淀室下部沉淀出来的污泥利用一部分曝气用空气搬送到可进行脱氮和脱磷作用的厌氧性条件的沉砂室的污泥运送装置、以及使通过上述最终沉淀室的被处理物中的未处理有机物质被在滤材上附着形成的微生物膜过滤分解的过滤分解室。
现将附图简单说明如下：
图1为本发明的改良型家畜饲养净化槽的平面图。
图2为本发明的改良型家畜饲养净化槽的正面图。
图3为本发明的改良型家畜饲养净化槽中设在过滤分解室内的滤材流动防止壁的斜视图。
图4为将沉砂室与沉淀分离室分离的沉淀分离室分离壁的一种屏筛式分离壁的斜视图。
图5为在最终沉淀室的下部为了将沉淀出来的污泥移送到沉砂室而利用空气进行的污泥运送装置的正面图。
下面应用附图对本发明作更详细的说明。
图1为本发明的改良型家畜饲养净化槽的平面图，图2为同一净化槽的正面图。下面将改良型家畜饲养净化槽简称为家畜饲养净化槽。
从图1和图2可见，本发明的家畜饲养净化槽100是由较大的沉砂·沉淀分离槽1和净化槽2两部分组成的。上述沉砂·沉淀分离槽1是由沉淀、分离混在家畜饲养废水的被处理物中的砂和夹杂物及向本处运来的污泥的沉砂室3，以及沉淀分离通过该沉砂室的被处理物中残余的可能沉淀的物质的沉淀分离室4组成。沉砂·沉淀分离槽1的流入管5和排气管6配置在沉砂室3的入口侧，而移送管7则配置在沉砂室3的出口侧。通过与沉砂室3和沉淀分离室4构成一体的盖9覆盖在上部。沉砂室3和沉淀分离室4用沉淀分离室分离壁8互相隔开。由于该分离壁8采用拆卸式，因此可以确保清扫沉砂室3和沉淀分离室4时的空间。作为分离壁8的材料须采用能防止由于水压而产生变形、容易进行拆卸操作的不锈钢或增强塑料等。沉砂·沉淀分离槽1的宽与深之比可以采用1∶1，沉砂室3与沉淀分离室4的容积比可以采用2∶1。
净化槽2的形状采用了可使水压有效地分散、最大程度地防止净化槽形状的变形并能最有效地使用其容量的圆筒形。为了使占地面积达到最小，上述沉砂·沉淀分离槽1可附加安装在净化槽2上。该净化槽2由曝气室10、最终沉淀室11和过滤分解室12组成。曝气室10由净化槽2的曝气室流入管24与沉砂·沉淀分离槽1连通。在净化槽2的入口侧配置有曝气室流入管4和送风机21，在出口侧则配置有排气管20和排出管19。送风机与空气移送管13连接，该空气移送管13与曝气室底部敷设的散气管14成直角地连接。此时，有三根散气管14平行地配置着。曝气室10与最终沉淀室11用最终沉淀室分离壁25分隔。由于在该最终沉淀室分离壁25的下部具有开口，所以曝气室10与最终沉淀室11是互相连通的。在最终沉淀室11内配置有利用空气的污泥运送装置17、18。该污泥运送装置由空气注入管17和污泥运送管18组成。空气注入管17的直径为污泥运送管18的直径的1至 1/10 倍。污泥运送管18的底部与最终沉淀室分离壁25的底部齐平。该分离壁25平行地向上部延长后，经过净化槽2的上部一直连接到沉砂室3内。空气注入管17和污泥运送管在有效水深的 3/4 位置处连通（参阅图2和图5）。最终沉淀室11与过滤分解室12用溢流堰15区分开。该溢流堰的形状在图3中示出通常为三角形，过滤分解室的接触滤材不能溢流到最终沉淀室11内，而最终沉淀室11的固体物质能最小限度地流入。过滤分解室12沉浸在曝气室内，被处理物溢流过溢流堰15后能自然流下进行循环。过滤分解室12为了防止接触滤材的流动，在过滤分解室12的中间设有数个防止滤材流动板。净化槽2能用净化槽盖22将其上部覆盖，在该盖的一部分上装有更简易的盖，以便随时可以检查净化槽的状态。
本发明的由沉砂·沉淀分离槽1和净化槽2组成的改良型家畜饲养净化槽100的总容量通常以牛10头、猪30头为基准时为2.6m3，其中净化槽2的容积为2.0m3，沉砂·沉淀分离槽1的容积为0.6m3。即，沉砂·沉淀分离槽的容积约为净化槽容积的 1/3 。
当流入沉砂·沉淀分离槽1的被处理物通过流入管5流入沉砂室3时，为了防止由于此时流入的被处理物的流动使沉砂室3内已经沉淀的砂子和夹杂物重新浮起，将流入管口设在对水面成垂直方向水深 1/2 的高度处。在沉砂室3内使含在处理物内的砂子和夹杂物沉淀，残余的被处理物通过移送管流入沉淀分离室。移送管的构造须能防止在沉砂室3上部形成的浮渣的流入和已经沉淀的沉淀物的流入，最好设在水面以下水深 1/4 的位置，成为半圆形的管构造。其他流入沉淀分离室4的方法还包括图4中示出的使沉淀分离室的分离壁8整体制成屏筛的形状，对被处理物中含有的夹杂物具有过滤机能。
上述通过沉砂室3的被处理物流入沉淀分离室4，再次被沉淀处理。沉淀处理过的被处理物通过曝气室流入管24流入曝气室10。曝气室流入管4的形状与流入管5一样，但曝气室10的水面必须比沉淀分离室4的水面低。这是因为在曝气室10内由于曝气装置会引起水面的摇晃和上升，所以用于防止曝气室10的微生物向沉淀分离室逆向流动。上述从沉淀分离室4出来通过流入管24移送到曝气室10的被处理物由于与净化槽2连接的送风机21所发生的空气经过空气移送管13并通过平行配置的散气管14供给的原故继续受到氧气的供给。在供给的聚集在气泡内的氧气的传送和上升作用以及微生物的沉淀作用反复进行的情况下，曝气室维持在完全混合的状态。由于氧气继续如此传送，曝气室10内的需氧性微生物的活性提高以致有机物质被分解，由于氮氧化微生物引起的氮氧化作用以及过剩磷的被摄取使营养素也被除去。另外在曝气室10的设计中，被处理物的滞留时间长达3-4天以便使污泥的发生量为最小，高浓度的废水能够有效地处理。散气管14的形状须做得圆滑以便氧气的传送使曝气室10内能够达到完全混合，使气泡发生孔的堵塞为最小，只要具有上棕功能，任何构造都可以。
经过上述曝气室10的被处理物通过C最终沉淀室分离壁25下部的开口被移送到最终沉淀室11。在上述最终沉淀室11的底面上，固体物质与微生物容易地沉淀出来，这些沉淀出来的固体物质和微生物为了能圆滑地运送到曝气室10，形成60°的倾斜。移送到最终沉淀室3的微生物在短时期内便能形成絮凝体，由于重力而沉淀。这样被处理物在移送到最终沉淀室的同时便能形成絮凝体产生沉淀，在最终沉淀室内由于被处理物的流动而不会引起沉淀不良。在最终沉淀室11的下部沉淀出来的污泥被利用空气的污泥运送装置17、18运送到沉砂室3内。其原理为由于通过空气注入管17供给的空气的上升作用使流体垂直地移动从而使污泥移动。在沉砂室3中通过运送污泥中的脱氮微生物而引起的脱氮作用是在没有氧气的状态下进行的。如上所述本发明的改良型家畜饲养净化槽，由于最终沉淀室11的微生物通过最终沉淀室分离壁25下部的开口运送到曝气室10内，而增殖的微生物的一部分运送到上述沉砂室3内，曝气室10内的微生物浓度能维持一定，所以处理效率可提高，并由于污泥能自动地返送到沉砂·沉淀分离槽1内，并废弃，所以曝气室10和最终沉淀室的清扫就没有必要，只要清扫沉砂·沉淀分离槽1就足够了，因此有利于净化槽的维持管理。
通过最终沉淀室11的被处理物经过过滤分解室12的溢流堰15流入该过滤分解室。经过过滤分解室12的溢流堰15的被处理物在通过用接触滤材充填的过滤分解室之中时沉淀并过滤，此时没有处理的有机物质被附着在接触滤材表面的微生物膜分解而除去。由于通过上述过滤分解室12的被处理物的流动会引起接触滤材的流动，为了防止这种滤材的流动而设的滤材流动防止板16的形状如图3所示最好为三角形。本发明使用的接触滤材可以用各种形式，特别是具有多孔性、比表面积大的、并且制品的生产性和经济性都好的氯乙烯塑料成型制品和聚乙烯塑料制品能发挥优越的效果。
从沉砂·沉淀分离槽1、曝气室10和最终沉淀室11发生的恶臭通过排气管6、20向外排出，经过净化处理的水由排出管19排出。
下面根据本发明的实施例更详细地进行说明。
在实验室内制作并设置的如上构成的本发明的改良型需氧性家畜饲养净化槽和现有技术的净化槽从1992年11月开始到1993年4月终止运转的结果如下面表1所示。表1中的值为上述实验期间进行的实验的平均值，被处理的流入水是从家畜饲养的农家直接采集后以适当的浓度注入的。处理过的流出水每周两次进行采样分析。
表1 单位：mg/l
测定项目 流入水 流出水 除去效率(％）
本发明的净化槽 BOOCODSSTKNT-P 32801957013280134722 625831553165 9897987777
现有技术的净化槽 BODCODSSTKNT-P 29724993432148014 539504149311 9881916721
注：BOD（Biochemical Oxygen Demand）生化需氧量
COD（Chemical Oxygen Demand）化学需氧量
SS（Suspended Solid）悬浮质
（Total Kjeldahl Nirtogen）有机氮和无机氮合计的总氮量
T-P（Total Phosphorous）总磷
从以上结果可见，现有技术的家畜饲养净化槽主要是以除去有机物质为目的的净化槽，营养素（TKN和T-P）的除去效率不高;而本发明的改良型需氧性家畜饲养净化槽的平均BOD除去效率在98%以上，另外TKN和T-P的平均除去效率在77%以上，得到流出水的BOD不超过100mg/l的非常满意的结果。
如上所述，本发明的家畜饲养净化槽是非常简便的处理装置、有机物质和营养素的处理效率高的需氧性家畜饲养净化槽，具有下列优点：第一，能够经济地将沉砂·沉淀分离槽装在净化槽旁使占地面积减少;第二，由于在最终沉淀室内设有污泥运送装置可将增殖的微生物运送到沉砂室内，因此能使曝气室内的微生物浓度维持在一定水准，提高有机物质的处理效率;第三，由于需氧状态和无氧气状态不断反复，因此营养素的除去能顺利进行;第四，由于在过滤分解室的接触滤材上形成的微生物膜，有机物的分解能有效地进行，因此能够得到良好的水质;第五，由于污泥从最终沉淀池返送到沉砂·沉淀分离槽内，因此只要清扫除沉砂和沉淀分离槽便可完事。

Claims (8)

1、一种高效率的改良型需氧性家畜饲养净化槽，其特征在于，整个净化槽由下列各部分构成：
沉淀、分离被处理物中混有的砂子和夹杂物与从最终沉淀室运送过来的污泥的沉砂室和将通过该沉砂室的被处理物中沉淀、分离可能沉淀物质的沉淀分离室，所构成的沉砂·沉淀分离槽；
对上述通过沉淀分离室的被处理物继续供给空气的条件下使需氧性微生物的活性提高从而促进有机物质分解的曝气室；
通过该曝气室的被处理与微生物一起沉淀、分离后一部分被利用空气的污泥运送装置运送到上述沉砂室、另一部分运送到曝气室内使有机物质和营养素同时除去的最终沉淀室；
以及使通过该最终沉淀室的被处理物中没有处理的有机物质被在接触滤材上形成的微生物膜过滤和分解处理的过滤分解室。
2、按照权利要求1的改良型需氧性家畜饲养净化槽，其特征在于，沉砂·沉淀分离槽的容积为净化槽的有效容积的 1/3 ，装在净化槽旁，沉砂室与沉淀分离室的容积比为2∶1，设计使被处理物能在曝气室内滞留3-4天。
3、按照权利要求1的改良型需氧性家畜饲养净化槽，其特征在于，在沉砂室与沉淀分离室之间设有装卸式或整体屏筛型装卸式、由高强度材料制成的沉淀分离室分离壁。
4、按照权利要求3的改良型需氧性家畜饲养净化槽，其特征在于，高强度材料为不锈钢或增强塑料。
5、按照权利要求1的改良型需氧性家畜饲养净化槽，其特征在于，在曝气室的内部设有三根平行的散气管。
6、按照权利要求1的改良型需氧性家畜饲养净化槽，其特征在于，在过滤分解室内为了防止所充填的滤材的流动设有三角形的滤材流动防止板。
7、按照权利要求1的改良型需氧性家畜饲养净化槽，其特征在于，净化槽为圆筒形，沉砂·沉淀分离槽为半圆筒形或矩形。
8、按照权利要求1的改良型需氧性家畜饲养净化槽，其特征在于，污泥运送装置由空气注入管和污泥运送管组成，空气注入芝的直径为污泥运送管的直径的1- 1/10 倍，该污泥运送管的底部与最终沉淀室分离壁的底部齐平，另外上述空气注入管与上述污泥运送管在有效水深的 3/4 位置处连通。
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